Экзаменационный билет № __11__

1. Процесс включения диода и потери мощности при включении.

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (. В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.

В интервале включения при нарастании тока через вентиль на нем может оказаться повышенное прямое напряжение.

Поэтому мгновенные значения мощности, выделяемой в диоде в интервале включения, могут быть достаточно велики.

Потери от прямого тока

Мощность потерь в диоде от протекания прямого тока определяется как

Здесь

Т – период питающего напряжения;

t - время протекания прямого тока;

Uвп и iвп – мгновенные значения напряжения и тока вентиля в прямом направлении.

U0 – начальное падение напряжения на вентиле;

Rд – среднее дифференциальное сопротивление.

2. Варианты исполнения силовых блоков аппаратов переменного тока и их характеристика.

Сравнение приведенных на рис.1 и 2 силовых блоков показывает, что наибольшими преимуществами обладает схема со встречно-параллельно включенными тиристорами (рис.1). Она:

• содержит меньше приборов,

• отличается меньшими габаритами,

• обладает меньшей массой,

• имеет меньшие потери и стоимость.

Применение симисторов (рис.2,а) способствует упрощению системы управления силовым блоком – она должна содержать один выходной канал на полюс аппарата.

Однако по сравнению с тиристорами с односторонней проводимостью симисторы имеют более низкие параметры по току и напряжению, способны выдерживать меньшие перегрузки по току.

Схемы на рис.2,б,в иллюстрируют возможность проектирования коммутирующих устройств переменного тока с применением диодов.

Они отличаются простотой управления, но имеют недостатки, обусловленные применением большого числа приборов.

В схеме рис.2,в управление нагрузкой осуществляется двумя встречно включенными тиристорами, каждый из которых шунтирован в обратном направлении неуправляемым вентилем.

3. Устройство защиты на основе тиристорного короткозамыкателя.

При перегрузках, ограниченных по току, полупроводниковые аппараты и нагрузку можно защитить путем прекращения подачи управляющих импульсов на тиристоры.

В аппаратах переменного тока с естественной коммутацией тиристоров длительность протекания аварийного тока через СПП при таком способе защиты не превышает длительности одного полупериода (с учетом апериодической составляющей). Поэтому блокирование управляющих сигналов как средство защиты приборов от повреждения становится неэффективным.

В таких режимах прерывание аварийных токов можно осуществлять с помощью устройств принудительной емкостной коммутации.

Важно, что эти устройства применимы для аппаратов постоянного и переменного тока.

Еще один простой принцип защиты сильноточных полупроводниковых аппаратов при высокой скорости нарастания аварийных токов иллюстрируется рис.

Сущность его заключается в том, что аварийный ток или часть его отводится от защищаемой схемы на время, пока не вступят в действие обычные плавкие предохранители или автоматические выключатели. Тиристорный короткозамыкатель, выполненный на тиристорах VS1 и VS2, включен параллельно нагрузке Zн и полупроводниковому аппарату (ПА). Последовательно с нагрузкой и ПА включен трансформатор тока ТА, со вторичной обмотки которого напряжение подается в систему управления (СУ) короткозамыкателя.

При нормальном режиме работы цепи по току напряжение на трансформаторе недостаточно для запуска формирователя управляющих сигналов СУ и тиристоры VS1 и VS2 находятся в выключенном состоянии.

При возникновении аварийной ситуации увеличение тока до значения тока уставки приводит к срабатыванию порогового органа, например электронного реле максимального тока, и соответственно к включению тиристоров короткозамыкателя.

В результате поврежденный участок: 1)либо обесточивается полностью, если замыкание произошло в аппарате, 2)либо ток в нем значительно уменьшается при повреждении в нагрузке

Отключение аварийного тока осуществляется другими защитными аппаратами – плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.

Для приведения в действие тиристорного короткозамыкателя требуется время несколько микросекунд. Защита нагрузки (аппарата) обеспечивается и в том случае, если тиристоры короткозамыкателя VS1 и VS2 не способны выдерживать аварийный ток и выходят из строя.

Цепь короткозамыкателя остается замкнутой, так как повреждение (пробой) тиристоров связано чаще всего с закорачиванием PN-перехода, а не с разрывом внутренней цепи.

Перед повторным включением питания вышедший из строя короткозамыкатель должен быть отключен или заменен новым.